2.3.1. Вибір і обґрунтування конструктивних вихідних даних

Власна маса визначається, виходячи із аналізу характеристик найбільш вдосконалених сучасних автомобілів (близьких по типу і призначенню до розроблюваного). Власна маса заново створюваних автомобілів повинна бути зменшена в середньому па 10 - 20% в порівнянні з існуючими [2]. В пояснювальній записці необхідно вказати, за рахунок чого буде досягнуто зниження маси автомобіля.

Орієнтовно власна маса автомобіля може бути визначена за допомогою коефіцієнта використання маси , який являє собою відношення власної маси автомобіля до його вантажопідйомності , а саме:

• для вантажних автомобілів:

• для легкових автомобілів:

де – маса пасажирів, в тому числі водія, кг.;

де – кількість місць в автомобілі в тому числі і водія.

Орієнтовні значення коефіцієнта (табл. 2.1.) для сучасних вантажних автомобілів з колісною формулою 4x2 приймаються залежно від вантажопідйомності [3].

Таблиця 2.1.

Вантажо-підйомність, кг.	1500	3000	5000	8000	12000
Коефіцієнт	1,15	0,80	0,70	0,65	0,62

Для вантажних автомобілів підвищеної прохідності значення коефіцієнта приймається залежно від колісної формули автомобіля (табл. 2.2.)

Таблиця 2.2.

Колісна формула	4x4	6x6	8x8
Коефіцієнт	1,6...1,7	1,4...1,5	1,3...1,4

Для легкових автомобілів значення приймають залежно від кількості місць і типу автомобіля (табл. 2.3.).

Таблиця 2.3.

Клас автомобіля	Особливо-малий	Малий	Середній		Великий
Кількість місць	4	4	5	6	7
Коефіцієнт	1,8...1,9	2,6...2,7	3,2...3,4	3,4...3,5	3,5...4,0

Власну масу автомобілів слід вибирати на 10-20% меншу в порівнянні з існуючими прототипами, а вантажопідйомність лишається незмінною.

Повна маса вантажного автомобіля , легкового автомобіля або автобуса .

Розподіл ваги повної маси по осях автомобіля визначається координатами центра мас автомобіля:

;

де і – вага, яка приходиться на колеса, відповідно передньої і задньої осей автомобіля, Н;

– вага повної маси автомобіля, Н;

= 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння;

– база автомобіля.

По навантаженню на осі визначимо навантаження на окремі колеса осей:

;

де і – вага, яка приходиться на одне колесо відповідно передньої і задньої осей автомобіля, Н;

– кількість коліс на осі.

Динамічний радіус коліс визначається по типу і розмірах шин. Шини підбираються по розмірах (ГОСТ 5513-75) на основі значень вагових навантажень, які припадають на кожне із коліс автомобіля (слід враховувати, що у вказаних ГОСТах навантаження на колесо дане в кілограмах).

Після вибору шин для проектованого автомобіля визначають динамічний радіус колеса за формулою:

,

де – внутрішній діаметр шини (діаметр ободу – друга цифра в маркуванні шин), м;

– висота профілю шини (перша цифра маркування), м;

– коефіцієнт деформації шин. Для шин середнього і низького тиску приймають =0,09...0,14. (З ростом розмірів шин і тиску в них значення зростає.)

Динамічний радіус колеса порівнюється із статичним радіусом, вказаним в заданих ГОСТах. Якщо відхилення не перевищує 3...5%, знайдену величину приймають для подальших розрахунків.

ККД трансмісії автомобіля визначається як добуток ККД її функціональних елементів:

де – ККД функціональних елементів трансмісії.

При виборі ККД трансмісії слід орієнтуватись на найбільш сучасні конструкції автомобілів. При відсутності необхідних даних по значеннях ККД окремих елементів трансмісії загальний ККД трансмісії може приймати такі межі:

• легкові автомобілі і автобуси особливо малого класу =0,92...0,95;

• вантажні автомобілі і автобуси з колісною формулою 4x2 і одинарною головною передачею =0,90...0,94;

• вантажні автомобілі і автобуси з подвійною головною передачею =0,86...0,88;

• вантажні автомобілі з колісною формулою 4x4 =0,84... 0,86;

• вантажні автомобілі з колісною формулою 6x4 =0,80…0,84.

Фактор опору повітря визначається як добуток коефіцієнта обтічності на площу поперечного перерізу автомобіля :

Для сучасних автомобілів цифрові значення наступні, Нс²/м⁴:

• легкові – (0,2...0,5);

• вантажні – (0,6...0.7);

• автобуси – (0,25...0,4).

Площа поперечного перерізу визначається:

• для вантажних автомобілів ;

• для легкових автомобілів ,

де – відповідно колія і габаритна висота автомобіля, м.

Величину для розроблюваного автомобіля бажано зменшити в порівнянні з існуючими однотипними автомобілями на 10-15%, вказавши за рахунок чого досягнуто таке зменшення.

Значення для найбільш розповсюджених вітчизняних автомобілів наведені в таблиці 2.4.

Таблиця 2.4.

Тип автомобіля
	КГС·с2/м2	Н·с2/м4
Легкові з закритим кузовом:
Мікролітражні	0,05...0,06	0,5...0,6
Малолітражні	0,06...0,007	0,6...0,7
Середнього літражу	0,075...0,078	0,75...0,78
Великого літражу	0,085...0,095	0,85...0,95
Вантажні вантажопідйомністю, т:
до 1	0,12...0,15	1,2...1,5
1,1. ..2,5	0,16...0,20	1,6...2,0
2,6...4,0	0,21...0,28	2,1...2,8
більше 4,0	0,29...0,35	2,9...3,5
Автопоїзди причіпні:
Тягач з кузовом-фургоном і причепом-фургоном	0,39...0,40	3,9...4.0
Тягач з бортовою платформою і бортовим причепом	0,43...0,44	4,3...4,4
Сідельні:
Тягач 4x2 з напівпричепом-фургоном	0,34...0,35	3,4...3,5
Тягач 6x4 з напівпричепом-фургоном	0,42...0,44	4,2 4,4
Автобуси з кузовом вагонного типу середньої і великої місткості	0,24...0,36	2,9...3,6

2.3.2. Визначення максимальної ефективної потужності двигуна і побудова його зовнішньої швидкісної характеристики.

Максимальну ефективну потужність двигуна визначають, виходячи із його розрахункової потужності . Значення для проектованого автомобіля знаходять, користуючись рівняннями балансу потужності для встановленого руху автомобіля із заданою максимальною швидкістю по дорозі з сумарним опором руху .

Таким чином, розрахункову потужність визначають за формулою:

, кВт

де – повна маса автомобіля, кг;

– прискорення вільного падіння, м/с²;

– максимальна швидкість автомобіля, м/с.

Одержані розрахункові значення потужності двигуна заокруглюють до найближчого цілого числа; останньою цифрою якого являється нуль або п'ять.

Якщо одержане розрахункове значення потужності двигуна відрізняється не більше, ніж на 5% в бік зменшування від потужності існуючого двигуна, то для проектованого автомобіля використовують двигун, випущений вітчизняною промисловістю і в записці приводять його зовнішню швидкісну характеристику [4].

При більших відхиленнях зовнішню швидкісну характеристику двигуна розраховують, попередньо вибравши тип двигуна, який найбільш підходить для проектованого автомобіля. Вибираючи тип двигуна виходять із призначення і умов роботи автомобіля, паливного балансу країни і перспективних напрямків двигунобудування в найближчі 5-10 років, після чого вибирають розрахункову частоту обертання , яка буде відповідати розрахунковій потужності двигуна проектованого автомобіля.

Вибираючи , слід орієнтуватись на наступні параметри сучасних двигунів:

Карбюраторні двигуни:

• для вантажних автомобілів =(300…500) с^-1;

• для легкових автомобілів =(400...600) с^-1.

Дизельні двигуни =(220...300) с^-1.

Двигуни вантажних автомобілів обладнуються, як правило, регуляторами (обмежувачами) частоти обертання.

При визначенні виходять з того, що максимальна ефективна потужність двигуна і відповідна його частота обертання повинні знаходитись в межах:

• для карбюраторних двигунів з обмежувачем максимальної частоти обертання:

і ;

• для карбюраторних двигунів без обмежувача:

і ;

• для дизельних двигунів:

і .

Одержані максимальні значення ефективної максимальної потужності і частоти обертання двигуна заокруглюють до цілого числа і використовують, як вихідні параметри при розрахунку зовнішньої швидкісної характеристики двигуна розроблюваного автомобіля.

Проміжні значення і зовнішньої швидкісної характеристики двигуна в діапазоні від мінімальної до максимальної ефективної потужності одержують, використовуючи формулу С.Р. Лейдермана:

,

де , і – постійні коефіцієнти.

Для карбюраторних двигунів = = =1;

Для дизельних (газодизельних) =0,53; =1,56; =1,09;

– проміжне значення частоти обертання від до ( – для карбюраторних двигунів з обмежувачем і дизельних).

Значення крутного моменту розраховують за формулою, Н·м:

,

де – задане значення потужності, кВт;

– частота обертання колінчастого вала, яка відповідає значенню .

Прийняті значення , і одержані і заносять в табл. 2.5.

Таблиця 2.5.

, с-1	50	100	150	200 і т.д.
, кВт
, Нм

За даними таблиці 2.5 будують зовнішню швидкісну характеристику двигуна.

Після чого на кривих потужності і моменту двигуна наносять регуляторні (обмежуючі) вітки роботи двигуна в точках розрахункової потужності і відповідного критичного моменту (рис.1.). При нанесенні цих залежностей слід враховувати, що регулятор (обмежувач) має певну нечутливість. Зона нечутливості складає 3...5% розрахункової частоти обертання двигуна, тобто

Наведені в табл. 2.5 значення і використовуються при всіх послідуючих розрахунках.